|
Были произведены испытания рамы,
аналогичной вышеописанной, но «с предварительно напряженными стойками и при
загрузке только одного пролета. Схема этой рамы изображена на Х.5.
Предварительно напряженным струнам одного из ригелей было придано
криволинейное очертание, как это указано л на рисунке. о
Таким образом, чтобы ^ осуществить условие сохранения на
одном уровне, с одной стороны, точек А, В и С, с другой стороны — точек Д Е и
F ( Х.6) были смонтированы с обеих сторон нижнего ригеля два металлических
профиля, которые были накрепко стянуты болтами в трех точках: 1, 2 и Зпо осям
каждой стойки. Эта операция была выполнена после предварительного напряжения.
Швеллеры были приболчены в точках 1 и 3 до того, как было просверлено
отверстие 2. С помощью домкрата, передающего усилия на стойки подвергнута
деформациям, после чего было просверлено отверстие 2 и швеллер приболчен к
стойке BE. Реакция домкрата, соответствующая удлинению между точками D, Е и
F, была вычислена; она равнялась 1 110 кг.
Затем было слегка изменено напряженное состояние рамы,
чтобы сделать его более благоприятным путем возобновления предшествующей
операции, но деформируя раму в большей степени, причем давление домкрата было
поднято до 1 880 кг, а для сохранения деформированного состояния рамы после
удаления домкрата в отверстия, сделанные в бетоне, были забиты штыри
специальной формы.
Расчеты состояния предварительного напряжения аналогичны
сделанным в параграфе 2, хотя и несколько более сложны как вследствие формы
натянутых проволок, так и вследствие наличия швеллеров. Мы ограничимся
приведением окончательных результатов испытаний. Напряжение арматуры было
доведено до 119 кг/мм2. Напряжение во время испытания равнялось приблизительно
100 кг/мм2. Вследствие одной ошибочной операции во время процесса
предварительного напряжения в ригеле с внецентренным приложением этого усилия
>над средней опорой появились две трещины высотой 5 см и толщиной 0,05 мм. Наличие этих трещин было учтено при анализе состояния предварительного
напряжения. Хотя в результате отмеченного факта явилась некоторая неточность,
общие результаты расчета хорошо согласуются с измерениями с помощью
электрических приборов, показания которых были сняты до и после этой первой
операции предварительного напряжения. Исчисленные моменты, обусловленные
предварительным напряжением и статически неопределимыми реакциями, нанесены
на Х.7 (положение перед выпрямлением рамы с помощью швеллеров).
Затем была выполнена операция по закреплению рам при
помощи швеллеров № 200 ( Х.6); обусловленные этой операцией моменты были
вычислены ( Х.8); измерительные приборы (датчики) предоставили возможность
удостовериться в приблизительном совпадении величин моментов — действительных
и полученных расчетом.
Вычисленные моменты, созданные в конечной стадии перед
испытанием воздействием предварительного напряжений и реакций домкратов,
изображены на Х.8.
Кроме того, деформации рамы вызывают усилия растяжения в
ригелях А В и ВС, сжатия в DE и EF и растяжения в стойках AD и CF, но эти
усилия — незначительны (порядка до 300 кг) и ими можно пренебречь.
На Х.9 изображены начальные напряжения в кг/см при
величине нормального усилия предварительного напряжения в 15 400 кг.
Электрические датчики длиной 17 см были наклеены в секции АМВ DNE ( Х.9) (на опорах и посредине пролетов) на отметках, показанных
на Х.11.
Несмотря на значительные величины растягивающих напряжений
во внутреннем углу, в верхней части стойки, при самом кропотливом
осмотре рамы до начала испытаний не было обнаружено ни
одной трещины.
Были произведены испытания рамы последовательно: сначала
сосредоточенная сила была приложена посредине горизонтального ригеля АВУ
затем ригеля DE, причем рама была оперта в двух точках направо от стоек,
обрамляющих загруженный пролет (в D и Е при первом испытании, в Л и В — при
втором). Учитывая эти условия опирания и наличие швеллеров жесткости, Бильж2
определил для внешних нагрузок эпюру моментов (в кгм, если Р выражено в кг),
которая изображена на Х.10.
Трещины появились в пролете и над промежуточной опорой и
одновременно под грузом Р=4800 кг в первом эксперименте; при втором же
эксперименте только в сечении посредине пролета под грузом Р=4 300 м. Обследование было проведено с тщательностью и были обнаружены трещины с раскрытием в 0,025 мм (высотой 3 см ) при первом эксперименте и в 0,05 мм (высотой 3 см) :при втором эксперименте.
На Х.11 даны диаграммы .показаний датчиков в функции от
нагрузки. Можно отнестись с недоверием к первому эксперименту по причине двух
трещин, обнаруженных во время предварительного напряжения посредине пролета и
над промежуточной опорой, хотя эти трещины и закрылись в процессе испытаний.
Второй эксперимент может рассматриваться как
удовлетворительный; имелись растягивающие усилия порядка 112 кг. Тем не менее, расчет следует признать неточным в том смысле, что было принято в качестве
расчетного пролета расстояние от оси до оси стойки. Если же принять в
соображение, что величина пролета должна быть исчислена как расстояние между
стойками в свету, то величины моментов должны быть умножены приблизительно на
^ =0,91, и напряжение в точке N в этом случае будет равно: +68—180• 0,91 =
68—164= —96 кг/см2, т. е. величина того же порядка, что и при испытаниях
симметрично нагруженных рам.
С другой стороны, отмечается, что в этом втором
эксперименте начальные напряжения посредине пролета были того же порядка, что
и в эксперименте над симметрично нагруженными рамами (сравнить Х.З и Х.9),
но что момент от внешних нагрузок для этого эксперимента был немного больше:
0,334 Р (или 0,31 Р, если принять, что расчет является неточным), чем для
рам, испытанных при симметричной нагрузке: 0,1375-Р/=0,288 Р (если принять
/=2,1). Предельные же нагрузки, соответствующие стадии трещинообразования, в
обоих случаях были почти одними и теми же (4 600 и 4 350 /сг для рам с
симметричным загружением и 4 300 кг для второго эксперимента при
несимметричной нагрузке).
Так же как и во втором параграфе, было сделано
предположение о перераспределении усилий перед началом трещинообразования (т.
е.
перед видимым процессом), в этом случае для моментов над
опорой и в пролете получаются равные по абсолютной величине значения: 4 300 •
— = 1 075 кгм. Напряжения получаются путем суммирования.
Следовательно, величины напряжений равны 64—134= —70
кг!см2. С другой стороны, продольные силы возникли от действия моментов в
стойках, но датчики нижнего ригеля едва подверглись смещениям, когда был
загружен верхний ригель (излишне воспроизводить соответствующие диаграммы); поэтому
это усилие было порядка, где h — высота стойки.
Итак, момент в сечении D в начальной стадии был — 355 кгм
( Х.8); если же он становится равным — 1 075 кгм, то момент, которому было
подвергнуто сечение стойки D, будет равняться 720 кгм, следовательно, усилие
было равно — =720 кг, т. е. дополнительное сжатие в верхнем ригеле равнялось
3 кг/см2.
Сверх того, арматура оказалась перенапряженной. Диаграммы
датчиков отмечают удлинение по высоте стержней из твердой стали порядка
50-10-5= ——.10 000
При первоначальном напряжении арматуры до 119 кг/мм2 и при
постоянном напряжении в 100 кг/мм2 диаграмма зависимости деформаций от
напряжений в арматуре в этом интервале напряжений представляет собой крутую
кривую, соответствующую модулю упругости в
20 000 кг/мм2. Для удлинения, равного » перенапряжение
соста
вит 10 кг/мм2, т. е. для двух натянутых струн сечением 0 7 мм приращение усилия предварительного напряжения будет 2-38,5-10 = 770 кг.
Арматура из мягкой стали 06 мм подвергается удлинению в 1QQ0Q
(датчики 12 и 13), т. е. увеличению напряжения в 13
кг/мм2, обусловливающего усилие в 2-27-13 = 700 кг. Усилия, возникшие вследствие перенапряжений, направленных вдоль ригеля, являются
совмещенными, потому что перенапряженные стержни имеют постоянный
эксцентрицитет и их перенапряжение вызвано соответствующими моментами.
Следовательно, в точке N создается дополнительное усилие в
1 470 кг при эксцентрицитете в среднем около 7 см, что создает момент величиной около 100 кгм. В результате возникает сжимающее напряжение в
растянутой зоне, равное что приводит к уменьшению величины растягивающего
напряжения.
Из этого следует, что истинное значение растягивающего
напряжения было равно
—70+18,5=—51,5 кг/см2. Итак, можно усмотреть, как много
второстепенных явлений, возникающих от наличия незаметных трещин, могут
оказывать влияние на величину напряжений; в данном случае эти явления
способствуют снижению напряжения от его кажущейся величины в 100—105 кг/см2
до вполне правдоподобной величины в 51 кг/см2.
Влияние перенапряжения арматуры является весьма существенным;
оно даже может быть еще более значительным, чем это учли выше в случае
инъектированных стержней (и даже тщательно инъектированных), так как
отмеченное датчиками удлинение в ДО QQQ в сРеДнем равно17 см; удлинение же
стержня в зоне трещинообразования может быть значительно больше.
Кривые датчиков дают подтверждение вышеуказанных
предположений.
Для сечения N отмечается общее изменение наклона всех
кривых поблизости от точки приложения груза в 3 т; такие же изменения имеются
в сечениях D и Е, хотя и менее отчетливые (в точке D датчик 18, по- видимому,
сначала функционировал неисправно).
а) При помощи значений наклонов начальных участков кривых
датчиков 24—12—23 (выверенных) можно приближенно определить закон изменения
моментов в упругой стадии; эти наклоны отмечены под числом 12—27—18.
б) Начиная со значения Р=3000 кг и измеряя по масштабу
наклоны кривых для нового интервала в 3000 кг, находят кривые 16, 92, 40 в тех же единицах, что и в п. «а». В сечениях D и Е под нагрузкой в 3000 Асг,
безусловно, будут отсутствовать даже незаметные трещины, в чем можно
убедиться расчетом напряжений при этой нагрузке с помощью вычисленных выше
величин моментов.
Диаграммы не дают возможности составить точное
представление о моментах в точках D и Е; величина момента в точке N была
очень близка к ожидаемой (1119 вместо 1075).
С другой стороны, из кривой, построенной для датчика 12 (и
других кривых сечения N), можно сделать вывод, что, начиная с 3000 кг, происходит перераспределение усилий. Возрастание момента замедляет-удлинении, т. е. значении
кривизны, шло с увеличением в отношении:it ~2,5. 27
Если изобразить диаграмму удлинений ( или кривизны) в
зависимости не от нагрузки, а от момента, то получится кривая такого типа,
как показано на Х.12.
Значения кривизны при тре- щинодбразовании минимум в два
раза больше тех значений кривизны, которые были бы в упругой стадии.
Вышесказанное как будто опытами и диаграммами «мо- описаны
в главе XIII и в равны максимум 1,3. Это бы находится в противоречии с мент -
кривизна», которые будут которых коэффициенты увеличения противоречие тем не
менее может быть кажущимся, так как явления протекают не в одинаковых
условиях. В испытаниях, описанных в главе XIII, действия происходят в зоне
постоянного момента. В данных же опытах величина момента очень быстро
уменьшается по мере удаления от середины пролета. Если, что вполне вероятно,
уже появившаяся трещина становится заметной только тогда, когда в процессе
образования двух трещин среднее расстояние между ними превзойдет определенную
величину, то требуются для создания этого разрыва более значительные
превышения величины моментов в случае переменного* момента, чем в случае
постоянного момента. Как бы там ни было, вполне возможно для большинства
случаев, что зависимости, данные в схематическом виде на оис. Х.12, вызваны
незаметным трещинообразованием. Если промежуток между двумя трещинами
равняется 10 см и если предел видимости равен — мм, то размер деформации,
необходимой, чтобы трещина стала заметной, должен стать таков порядок
размеров растрескивания, которые были зарегистрированы датчиком 12 в
начальной стадии появления трещины.
Впрочем, практически считают, что незаметная трещина
равнозначна •отсутствию трещины; в условиях реального строительства не
потребуется иного критерия, чем непосредственное наблюдение.
|